CN108990540B - 一种梳齿结构的樱桃辅助采摘装置及其采摘方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种梳齿结构的樱桃辅助采摘装置及其采摘方法。现有水果采摘机不易于移动，造价高。本发明由可伸缩装置、收集装置和梳齿采摘装置组成；梳齿采摘装置的连轴齿柱、第一中间齿柱、第二中间齿柱及支撑齿柱由电机驱动；各齿柱两端均固定调节齿；旋转刀片两端与支撑齿柱和连轴齿柱分别固定；剪切时，将外壳的通道对准樱桃，旋转至顶部的第一调节齿、第二调节齿、第三调节齿和第四调节齿梳理樱桃根茎，并给樱桃根茎提供拉力；旋转至顶部的旋转刀片靠近外壳上的固定刀片时，樱桃根茎在旋转刀片剪切力和调节齿拉力共同作用下被切断，采摘好的樱桃落入收集装置中。本发明体型较小、成本较低。

Description

一种梳齿结构的樱桃辅助采摘装置及其采摘方法

技术领域

本发明属于果实采摘设备技术领域，特别涉及一种梳齿结构的樱桃辅助采摘装置及其采摘方法。

背景技术

在水果的自动采摘领域，虽然国内外已经有了比较完善的自动采摘机，不过往往体型较大、体重较重并且不易于移动，采摘过程中主要依靠摇树的方式来得到樱桃果实，容易对果树和果实造成伤害，对于拥有大量樱桃树的果农而言，并没有带来太多的便利。除此以外，其昂贵的造价也往往使其难以迅速推广开来。

目前，运用在果实采摘领域的例子为数不多，如专利号为2017113623930的专利发明公开了一种双刀体樱桃采摘装置。该樱桃采摘装置包括手柄杆、环形杆、网兜、块体和刀体。该樱桃采摘装置通过双手控制手柄杆使块体任意一侧的半圆板扣在樱桃树的树枝下部，前后推动手柄杆时，半圆板的半圆刀刃将樱桃由樱桃柄的根部切下。上述实施方案虽然实现了樱桃的机械采摘，但是仍旧需要一只手对手柄杆施加压力实现采摘，没有实现采摘自动化。

发明内容

本发明针对现有樱桃采摘自动化程度低，效率不高，成本较大，高空采摘困难、工作量大等问题，提供了一种梳齿结构的樱桃辅助采摘装置及其采摘方法，目的是简便操作，提高樱桃的采摘效率，节约大量的时间和人力。

为达到上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：

本发明一种梳齿结构的樱桃辅助采摘装置，由可伸缩装置、收集装置和梳齿采摘装置组成。所述的梳齿采摘装置包括外壳、固定刀片和剪切机构。收集装置固定在可伸缩装置顶部位置，且设置在外壳下方。

所述的外壳由第一前板、第二前板、第一后板、第二后板、第一侧板、第二侧板、导轨板、导轨底板和轴承座组成。第一侧板和第二侧板平行设置；第一后板和第二后板设置在第一侧板一端，第一前板和第二前板设置在第一侧板另一端；第一后板两端与第一侧板和第二侧板分别固定；第二后板位于第一后板下方，且两端与第一侧板和第二侧板分别固定；第一前板两端与第一侧板和第二侧板分别固定；第二前板位于第一前板下方，且两端与第一侧板和第二侧板分别固定；第二后板和第二前板下方均设有导轨板；导轨板两端与第一侧板和第二侧板分别固定；导轨底板倾斜设置，一端与两块导轨板均固定。第一前板、第二前板、第一后板、第二后板、第一侧板、第二侧板、导轨板和导轨底板合围成只有顶部入口和底部出口的通道；顶部入口设置固定刀片，固定刀片两端与第一侧板和第二侧板分别固定；底部出口由导轨底板另一端与两块导轨板之间的间距形成；轴承座固定于第二侧板上。

所述的剪切机构包括旋转刀片、连轴齿柱、第一中间齿柱、第二中间齿柱、支撑齿柱、第一调节齿、第二调节齿、第三调节齿、第四调节齿、螺纹杆、法兰联轴器和定位轴。电机的底座固定在电机座上，杆套固定在电机座底部，可伸缩装置顶部套入杆套内；连轴齿柱与电机的输出轴通过法兰联轴器连接；支撑齿柱与定位轴固定，定位轴通过轴承支承在外壳的轴承座上；电机的输出轴与定位轴同轴设置。连轴齿柱与支撑齿柱之间设置第一中间齿柱和第二中间齿柱，且各相邻齿柱之间的间距相等；两根螺纹杆平行且间距布置，螺纹杆依次穿过连轴齿柱的通孔、第一中间齿柱的通孔、第二中间齿柱的通孔和支撑齿柱的通孔；连轴齿柱的通孔、第一中间齿柱的通孔、第二中间齿柱的通孔及支撑齿柱的通孔两端均设置有与螺纹杆螺纹连接的螺母；通过螺栓固定在连轴齿柱两端的两个第一调节齿相位角相差180°，通过螺栓固定在第一中间齿柱两端的两个第二调节齿相位角相差180°，通过螺栓固定在第二中间齿柱两端的两个第三调节齿相位角相差180°，通过螺栓固定在支撑齿柱两端的两个第四调节齿相位角相差180°；同一端的第一调节齿、第二调节齿、第三调节齿和第四调节齿等距排布，且同一端的第一调节齿与连轴齿柱的角度、第二调节齿与第一中间齿柱的角度、第三调节齿与第二中间齿柱的角度以及第四调节齿与支撑齿柱的角度均相等；两片旋转刀片间距设置，且相位角相差180°，旋转刀片两端与支撑齿柱和连轴齿柱分别固定。

所述的可伸缩装置采用伸缩杆。

所述的收集装置为收集桶，收集桶的侧板固定在可伸缩装置顶部位置；收集桶的底板与侧板可拆卸连接。

所述的第一调节齿、第二调节齿、第三调节齿以及第四调节齿处于顶部剪切工位时向上倾斜。

该梳齿结构的樱桃辅助采摘装置进行樱桃采摘的方法，具体如下：

步骤一、首先，针对生长疏密程度不同的樱桃，调节梳齿采摘装置中连轴齿柱、第一中间齿柱、第二中间齿柱和支撑齿柱之间的间距，或增减第一中间齿柱和第二中间齿柱的数目。然后调节第一调节齿与连轴齿柱的角度、第二调节齿与第一中间齿柱的角度、第三调节齿与第二中间齿柱的角度以及第四调节齿与支撑齿柱的角度，同一端的第一调节齿、第二调节齿、第三调节齿和第四调节齿同步调节。接着，针对不同高度的樱桃，调节可伸缩装置的长度；最后，启动电机，电机带动连轴齿柱、第一中间齿柱、第二中间齿柱和支撑齿柱旋转，从而带动第一调节齿、第二调节齿、第三调节齿、第四调节齿及旋转刀片旋转。

步骤二、将外壳的通道对准樱桃，旋转至顶部的第一调节齿、第二调节齿、第三调节齿和第四调节齿梳理樱桃根茎，并给樱桃根茎提供拉力；旋转至顶部的旋转刀片靠近外壳上的固定刀片时，樱桃根茎在旋转刀片剪切力和调节齿拉力共同作用下被切断，采摘好的樱桃落入收集装置中。然后，连轴齿柱、第一中间齿柱、第二中间齿柱和支撑齿柱继续旋转，带动处于底端的第一调节齿、第二调节齿、第三调节齿、第四调节齿和旋转刀片旋转至顶部的剪切工位。

步骤三、多次重复步骤二，待收集装置装满樱桃时，关闭电机，完成樱桃采摘。

本发明的有益效果：

本发明利用调节齿梳理樱桃根茎，并给樱桃根茎提供拉力；旋转至顶部的旋转刀片靠近外壳上的固定刀片时，樱桃根茎在旋转刀片剪切力和调节齿拉力共同作用下被切断。本发明体型较小、成本较低、可移动、可升降，采摘、收集全自动化，通过外壳的斜坡出口使樱桃滚到收集装置中，不易损伤水果，适用于果园，便利了果农采摘的日常生活，提高了采摘效率，节约了大量的时间和人力。因此，本发明在果实采摘设备技术领域有着较大的潜在价值。

附图说明

图1为本发明的整体结构立体图；

图2为本发明中外壳和固定刀片的装配立体图；

图3为本发明中剪切机构的结构立体图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方案进行详细的描述。

如图1所示，一种梳齿结构的樱桃辅助采摘装置，由可伸缩装置、收集装置和梳齿采摘装置组成。其中，可伸缩装置采用伸缩杆1，可根据实际需要调节伸缩杆1的长度；收集装置设置在梳齿采摘装置下方。收集装置为收集桶2，收集桶2的侧板固定在可伸缩装置顶部位置；收集桶2的底板与侧板可拆卸连接；梳齿采摘装置包括外壳、固定刀片6和剪切机构。

如图2所示，外壳由第一前板9、第二前板10、第一后板5、第二后板4、第一侧板3、第二侧板7、导轨板11、导轨底板12和轴承座8组成。第一侧板3和第二侧板7平行设置；第一后板5和第二后板4设置在第一侧板3一端，第一前板9和第二前板10设置在第一侧板3另一端；第一后板5两端与第一侧板3和第二侧板7分别固定；第二后板4位于第一后板5下方，且两端与第一侧板3和第二侧板7分别固定；第一前板9两端与第一侧板3和第二侧板7分别固定；第二前板10位于第一前板9下方，且两端与第一侧板3和第二侧板7分别固定；第二后板4和第二前板10下方均设有导轨板11；导轨板11两端与第一侧板3和第二侧板7分别固定；导轨底板12倾斜设置，一端与两块导轨板11均固定。第一前板9、第二前板10、第一后板5、第二后板4、第一侧板3、第二侧板7、导轨板11和导轨底板12合围成只有顶部入口和底部出口的通道；顶部入口设置固定刀片6，固定刀片6两端与第一侧板3和第二侧板7分别固定；底部出口由导轨底板12另一端与两块导轨板11之间的间距形成；采摘得到的樱桃经过通道，从顶部入口处落下，落入收集桶2中。轴承座8固定于第二侧板7上。

如图3所示，剪切机构包括旋转刀片13、连轴齿柱20、第一中间齿柱18、第二中间齿柱16、支撑齿柱14、第一调节齿21、第二调节齿19、第三调节齿17、第四调节齿15、螺纹杆25、法兰联轴器26和定位轴27。电机22的底座固定在电机座23上，杆套24固定在电机座23底部，伸缩杆1套入杆套24内；连轴齿柱20与电机22的输出轴通过法兰联轴器26连接；支撑齿柱14与定位轴27固定，定位轴27通过轴承支承在外壳的轴承座8上；电机22的输出轴与定位轴27同轴设置。连轴齿柱20与支撑齿柱14之间设置第一中间齿柱18和第二中间齿柱16，且各相邻齿柱之间的间距相等；两根螺纹杆25平行且间距布置，螺纹杆25依次穿过连轴齿柱20的通孔、第一中间齿柱18的通孔、第二中间齿柱16的通孔和支撑齿柱14的通孔；连轴齿柱20的通孔、第一中间齿柱18的通孔、第二中间齿柱16的通孔及支撑齿柱14的通孔两端均设置有与螺纹杆25螺纹连接的螺母；通过螺栓固定在连轴齿柱20两端的两个第一调节齿21相位角相差180°，通过螺栓固定在第一中间齿柱18两端的两个第二调节齿19相位角相差180°，通过螺栓固定在第二中间齿柱16两端的两个第三调节齿17相位角相差180°，通过螺栓固定在支撑齿柱14两端的两个第四调节齿15相位角相差180°；同一端的第一调节齿21、第二调节齿19、第三调节齿17和第四调节齿15等距排布，且同一端的第一调节齿21与连轴齿柱20的角度、第二调节齿19与第一中间齿柱18的角度、第三调节齿17与第二中间齿柱16的角度以及第四调节齿15与支撑齿柱14的角度均相等；第一调节齿21、第二调节齿19、第三调节齿17以及第四调节齿15处于顶部剪切工位时向上倾斜。两片旋转刀片13间距设置，且相位角相差180°，旋转刀片13两端与支撑齿柱14和连轴齿柱20分别固定。根据实际需要，通过调节螺纹杆25上的螺母位置，可以调节连轴齿柱20、第一中间齿柱18、第二中间齿柱16和支撑齿柱14之间的间距；或增减第一中间齿柱18和第二中间齿柱16的数目也可以调整间距；通过螺栓松紧可调节第一调节齿21、第二调节齿19、第三调节齿17和第四调节齿15的角度，但同一端的第一调节齿21、第二调节齿19、第三调节齿17和第四调节齿15需同步调节。

该梳齿结构的樱桃辅助采摘装置进行樱桃采摘的方法，具体如下：

步骤一、首先，针对生长疏密程度不同的樱桃，调节梳齿采摘装置中连轴齿柱20、第一中间齿柱18、第二中间齿柱16和支撑齿柱14之间的间距，或增减第一中间齿柱18和第二中间齿柱16的数目。然后调节第一调节齿21与连轴齿柱20的角度、第二调节齿19与第一中间齿柱18的角度、第三调节齿17与第二中间齿柱16的角度以及第四调节齿15与支撑齿柱14的角度，同一端的第一调节齿21、第二调节齿19、第三调节齿17和第四调节齿15同步调节。接着，针对不同高度的樱桃，调节伸缩杆1的长度；最后，启动电机22，电机22带动连轴齿柱20、第一中间齿柱18、第二中间齿柱16和支撑齿柱14旋转，从而带动第一调节齿21、第二调节齿19、第三调节齿17、第四调节齿15及旋转刀片13旋转。

步骤二、将外壳的通道对准樱桃，旋转至顶部的第一调节齿21、第二调节齿19、第三调节齿17和第四调节齿15梳理樱桃根茎，并给樱桃根茎提供拉力；旋转至顶部的旋转刀片13靠近外壳上的固定刀片6时，樱桃根茎在旋转刀片13剪切力和调节齿拉力(每根樱桃根茎被其中相邻的两个调节齿拉伸)共同作用下被切断，采摘好的樱桃落入收集桶2中。然后，连轴齿柱20、第一中间齿柱18、第二中间齿柱16和支撑齿柱14继续旋转，带动处于底端的第一调节齿21、第二调节齿19、第三调节齿17、第四调节齿15和旋转刀片13旋转至顶部的剪切工位；两端的第一调节齿21、第二调节齿19、第三调节齿17、第四调节齿15和旋转刀片13交替旋转至剪切工位，提高剪切效率。

步骤三、多次重复步骤二，待收集桶2装满樱桃时，关闭电机22，打开收集桶2的底板，完成樱桃采摘。

Claims (5)

1.一种梳齿结构的樱桃辅助采摘装置，由可伸缩装置、收集装置和梳齿采摘装置组成，其特征在于：所述的梳齿采摘装置包括外壳、固定刀片和剪切机构；收集装置固定在可伸缩装置顶部位置，且设置在外壳下方；

所述的外壳由第一前板、第二前板、第一后板、第二后板、第一侧板、第二侧板、导轨板、导轨底板和轴承座组成；第一侧板和第二侧板平行设置；第一后板和第二后板设置在第一侧板一端，第一前板和第二前板设置在第一侧板另一端；第一后板两端与第一侧板和第二侧板分别固定；第二后板位于第一后板下方，且两端与第一侧板和第二侧板分别固定；第一前板两端与第一侧板和第二侧板分别固定；第二前板位于第一前板下方，且两端与第一侧板和第二侧板分别固定；第二后板和第二前板下方均设有导轨板；导轨板两端与第一侧板和第二侧板分别固定；导轨底板倾斜设置，一端与两块导轨板均固定；第一前板、第二前板、第一后板、第二后板、第一侧板、第二侧板、导轨板和导轨底板合围成只有顶部入口和底部出口的通道；顶部入口设置固定刀片，固定刀片两端与第一侧板和第二侧板分别固定；底部出口由导轨底板另一端与两块导轨板之间的间距形成；轴承座固定于第二侧板上；

所述的剪切机构包括旋转刀片、连轴齿柱、第一中间齿柱、第二中间齿柱、支撑齿柱、第一调节齿、第二调节齿、第三调节齿、第四调节齿、螺纹杆、法兰联轴器和定位轴；电机的底座固定在电机座上，杆套固定在电机座底部，可伸缩装置顶部套入杆套内；连轴齿柱与电机的输出轴通过法兰联轴器连接；支撑齿柱与定位轴固定，定位轴通过轴承支承在外壳的轴承座上；电机的输出轴与定位轴同轴设置；连轴齿柱与支撑齿柱之间设置第一中间齿柱和第二中间齿柱，且各相邻齿柱之间的间距相等；两根螺纹杆平行且间距布置，螺纹杆依次穿过连轴齿柱的通孔、第一中间齿柱的通孔、第二中间齿柱的通孔和支撑齿柱的通孔；连轴齿柱的通孔、第一中间齿柱的通孔、第二中间齿柱的通孔及支撑齿柱的通孔两端均设置有与螺纹杆螺纹连接的螺母；通过螺栓固定在连轴齿柱两端的两个第一调节齿相位角相差180°，通过螺栓固定在第一中间齿柱两端的两个第二调节齿相位角相差180°，通过螺栓固定在第二中间齿柱两端的两个第三调节齿相位角相差180°，通过螺栓固定在支撑齿柱两端的两个第四调节齿相位角相差180°；同一端的第一调节齿、第二调节齿、第三调节齿和第四调节齿等距排布，且同一端的第一调节齿与连轴齿柱的角度、第二调节齿与第一中间齿柱的角度、第三调节齿与第二中间齿柱的角度以及第四调节齿与支撑齿柱的角度均相等；两片旋转刀片间隔设置，且相位角相差180°，旋转刀片两端与支撑齿柱和连轴齿柱分别固定。

2.根据权利要求1所述的一种梳齿结构的樱桃辅助采摘装置，其特征在于：所述的可伸缩装置采用伸缩杆。

3.根据权利要求1所述的一种梳齿结构的樱桃辅助采摘装置，其特征在于：所述的收集装置为收集桶，收集桶的侧板固定在可伸缩装置顶部位置；收集桶的底板与侧板可拆卸连接。

4.根据权利要求1所述的一种梳齿结构的樱桃辅助采摘装置，其特征在于：所述的第一调节齿、第二调节齿、第三调节齿以及第四调节齿处于顶部剪切工位时向上倾斜。

5.根据权利要求1或4所述的一种梳齿结构的樱桃辅助采摘装置进行樱桃采摘的方法，其特征在于：该方法具体如下：

步骤一、首先，针对生长疏密程度不同的樱桃，调节梳齿采摘装置中连轴齿柱、第一中间齿柱、第二中间齿柱和支撑齿柱之间的间距，或增减第一中间齿柱和第二中间齿柱的数目；然后调节第一调节齿与连轴齿柱的角度、第二调节齿与第一中间齿柱的角度、第三调节齿与第二中间齿柱的角度以及第四调节齿与支撑齿柱的角度，同一端的第一调节齿、第二调节齿、第三调节齿和第四调节齿同步调节；接着，针对不同高度的樱桃，调节可伸缩装置的长度；最后，启动电机，电机带动连轴齿柱、第一中间齿柱、第二中间齿柱和支撑齿柱旋转，从而带动第一调节齿、第二调节齿、第三调节齿、第四调节齿及旋转刀片旋转；

步骤二、将外壳的通道对准樱桃，旋转至顶部的第一调节齿、第二调节齿、第三调节齿和第四调节齿梳理樱桃根茎，并给樱桃根茎提供拉力；旋转至顶部的旋转刀片靠近外壳上的固定刀片时，樱桃根茎在旋转刀片剪切力和调节齿拉力共同作用下被切断，采摘好的樱桃落入收集装置中；然后，连轴齿柱、第一中间齿柱、第二中间齿柱和支撑齿柱继续旋转，带动处于底端的第一调节齿、第二调节齿、第三调节齿、第四调节齿和旋转刀片旋转至顶部的剪切工位；

步骤三、多次重复步骤二，待收集装置装满樱桃时，关闭电机，完成樱桃采摘。

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